Der Effekt relativistischer Beinaheunfälle

Alice und Bob schweben beide im freien, leeren Raum. Alice mag Bob nicht sehr.

Daher nimmt Alice eines Tages, in dem Glauben, dass es so etwas wie Overkill nicht gibt, ihre programmierbare hyperenergetische Railgun und schießt mit einem 1-kg-Projektil auf Bob, das sich mit sehr, sehr hoher Geschwindigkeit bewegt.

Sie verfehlt jedoch und das Projektil geht 1 Meter an Bob vorbei.

  1. Was würde Bob erleben, wenn sich die Geschwindigkeit des Projektils, das Alice auf ihn schießt (und verfehlt), der Lichtgeschwindigkeit nähert?

  2. Gibt es eine Geschwindigkeit, mit der Alice Bob trotz Verfehlung tötet?

  3. Was wäre, wenn dies in einer realistischeren Umgebung wie dem interstellaren Medium geschehen wäre?

Mehr Details:

Diese Fragen scheinen relevant:

Wenn eine Masse von 1 kg auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt würde, würde sie sich in ein Schwarzes Loch verwandeln?

Wenn zwei ultrarelativistische Billardkugeln knapp daneben gehen, bilden sie dann immer noch ein Schwarzes Loch?

Ersteres deutet auf keinen Effekt hin, aber letzteres deutet darauf hin, dass Bob und das Projektil sich bei ausreichend hoher Geschwindigkeit in ein sich drehendes Schwarzes Loch verwandeln und dann explodieren würden. Also, hm. Das ist aber natürlich ein Extremfall.

Denken Sie, dass die relativistische Massenzunahme Bob beeinflussen könnte? Wenn ja, lautet die Antwort nein, wird es nicht .
Vielleicht ist seine Frage, dass der effektive Querschnitt des Projektils bei ausreichend hohem relativistischem Schub zunimmt, möglicherweise über einen Widerstandseffekt im Zusammenhang mit der dielektrischen Polarisation des Vakuums. Bei ausreichend hohem Wirkquerschnitt kann es zu einem Effekt kommen, auch wenn dieser geometrisch zu verfehlen scheint
Ich habe diese andere Frage gelesen, John Rennie. Es schien sehr spezifisch für die Frage zu sein, ob es ein Schwarzes Loch erzeugt. Aber ich denke nicht, dass die Argumente dort die Frage ausschließen, ob die relativistische Masse Bob beeinflussen würde. Ein Wechsel in die Perspektive, in der das Projektil ruht, würde zeigen, dass Bob mit hoher Relativgeschwindigkeit fliegt. Auswirkungen auf das Verhältnis zwischen den beiden sind daher nicht ausgeschlossen.
Tatsächlich deutet die akzeptierte Antwort auf diese andere Frage darauf hin, dass Bob tatsächlich sehr schlimme Dinge passieren werden, wenn sich das Projektil schnell genug bewegt. Wie also quadrieren wir den Kreis zwischen den beiden?
Auf den ersten Blick dachte ich, Punkt drei sagte, eine realistische Umgebung, wie im interstellaren Film :)
Ich denke, die Frage sollte besser formuliert werden als "Welche Amplitude einer Gravitationswelle kann einem Menschen tödliche Gewebeschäden zufügen und wie viel Masse ist erforderlich, um eine solche Gravitationswelle zu erzeugen?".
@CuriousOne naja, die genauen Zahlen sind nicht so wichtig, eher die groben Größenordnungen und die qualitative Frage, wie es sich anfühlen würde, bzw. ob es überhaupt einen Schaden geben würde. Ich bin nicht sehr davon überzeugt, dass es keine Wirkung geben würde, es sei denn, jemand kann es belegen.
Eine kurze Gravitationswellenfront, die durch Materie wandert, verursacht eine mechanische Spannung und eine Verschiebung. Wenn dieser Stress groß genug wird, um Gewebe zu trennen, kommt es zu Schäden und möglicherweise zum Tod. Die erforderlichen mechanischen Spannungen und Verschiebungen sind aus der Arbeit mit mechanischen Stoßwellen von Explosivstoffen gut bekannt. Was ich vorschlage, ist, dass man von dort aus zurückgehen und die erforderlichen relativistischen Stress-Energie-Tensoren berechnen kann, um diese Effekte zu verursachen. Allerdings ... Ich habe in fast 40 Jahren keine solche Berechnung durchgeführt, daher werde ich auf mehr als einen allgemeinen Vorschlag verzichten.
@CuriousOne, ich verstehe nicht genug darüber, wie Gravitationswellen in dieser Situation erzeugt würden. Es wäre gut, darauf eine Antwort zu posten.
en.wikipedia.org/wiki/… könnte ein guter Anfang sein. Es gibt Ihnen tatsächlich eine Formel für die abgegebene Leistung. Nähern Sie die relative Bewegung des Projektils und Bob durch eine Rotation an, und Sie können eine Vorstellung davon bekommen, wie viel Energie erzeugt werden könnte ... wenn es nicht ausreicht, Bob Schaden zuzufügen, selbst wenn sein Körper alles absorbieren würde, dann nichts Schlimmes wird passieren.
Obwohl es im interstellaren Gas nicht viel Materie gibt, könnten Sie relativistisches Baseball ( what-if.xkcd.com/1 ) interessant finden.

Antworten (1)

Sie verfehlt jedoch  und das Projektil passiert Bob 1 Meter an seiner Seite.

Der 1 k G Geschoss ist kein Schwarzes Loch und Bob ist kein Schwarzes Loch. Das bedeutet, dass jeder von ihnen größer ist als das Schwarze Loch, das sich bilden würde, wenn die Teile zu einem Schwarzen Loch würden.

Das bedeutet, dass es keine Möglichkeit gibt, die Horizonte zu verfehlen und zu verschmelzen. Das ist nicht offensichtlich oder einfach. Wenn Materie radial aus allen Richtungen einfallen würde, könnte es kein Schwarzes Loch geben, bis sie schließlich die kritisch kleine Oberfläche bilden.

Aber der Punkt ist, dass sich die kritische Oberfläche sowohl innerhalb des einen als auch des anderen befindet. Wenn sich die beiden also so nahe wie möglich kommen, gibt es keine Möglichkeit, die gesamte Masse in einem kleineren Oberflächenbereich einzuschließen, wenn sie sich nicht einmal berühren . Für die einfallende Materie kann es effizient werden, alle radial einfallenden Teile zu umgeben, wenn sie etwa die doppelte kritische Oberfläche haben, wenn sie aus einem Bündel dünner Schalenstücke besteht.

Was würde Bob erleben, wenn sich die Geschwindigkeit des Projektils, das Alice auf ihn schießt (und verfehlt), der Lichtgeschwindigkeit nähert?

Es wird also kein Schwarzes Loch entstehen, es sei denn, einer der beiden war bereits kurz davor, ein Schwarzes Loch zu bilden. Aber es gibt immer noch eine Wirkung.

Gibt es eine Geschwindigkeit, mit der Alice Bob trotz Verfehlung tötet?

Ja. Bob allein strahlt vielleicht nicht. Der 1 k G Projektil selbst strahlt möglicherweise nicht. Entweder als Testteilchen in der gekrümmten Raumzeit, das andere könnte in Ordnung sein. Aber Sie haben zwei Massen und die Raumzeit zwischen ihnen ist von beiden gekrümmt.

Dadurch entstehen Gravitationswellen. Wenn diese stark genug sind, können sie die normalen Prozesse stören, die Bob verwendet, um die Interaktionen in Bobs Körper selbst zu regulieren, und Bob wird sterben.

Natürlich wäre Alice bei einer so hohen Geschwindigkeit auch von demselben Projektil tot. Es geht also nicht darum, ob Alice sich nicht um Bob kümmert, es geht darum, ob Alice sich darum kümmert zu leben.

Was wäre, wenn dies in einer realistischeren Umgebung wie dem interstellaren Medium geschehen wäre?

Das interstellare Medium wird das verlangsamen 1 k G Masse. Die genaue Wirkung hängt jedoch von der Form und Konstruktion des Geschosses ab. Es könnte einfach das gesamte Material aufheben und für die Fahrt mitschleppen (und dabei langsamer werden). Erhöhen Sie also die Masse etwas und verringern Sie die Geschwindigkeit etwas. Es könnte das Medium davon abprallen lassen, so dass die mittleren Teile mit einer höheren Geschwindigkeit abprallen als die 1 k G Masse geht (und die 1 k G Masse verlangsamt sich noch mehr) oder etwas dazwischen.

Die Vorläufer könnten noch mehr Chaos anrichten, wenn der viel geringere Schaden, den sie anrichten, zufällig einen Prozess in Bob auslöst, der Bob anfälliger für die Hauptattraktion macht. Andernfalls erfordert es nur eine größere Anfangsgeschwindigkeit für die 1 k G Gerät, bevor er Bob tötet.

Nachtrag: Ein solches Projektil, das sich durch ein Medium bewegt, würde ab einer bestimmten Relativgeschwindigkeit mit dem Medium verschmelzen und dabei Energie freisetzen. Ich habe kein Gefühl für die beteiligten Dichte- oder Energieskalen, aber ich weiß, dass Gravitationswellen + Gammastrahlen schlimmer sind als Gravitationswellen allein.
Der Effekt relativistischer Beinaheunfälle
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